Данная работа посвящена удалению ионов Pb²⁺ и Ni²⁺ из водных растворов путем адсорбции в тетратитанате калия, допированном кремнеземом. Адсорбент готовили в виде гранул из полититаната калия (45 Вт%), порошкообразного стекла Pyrex® (5 Вт%) и пасты картофельного крахмала (50 Вт%), которые экструдировали и подвергали термообработке при 1100°C. Физико-химические характеристики гранулированного адсорбента позволяют удерживать свинец из водных растворов при прохождении через адсорбционную колонну, а концентрация свинца в сточных водах может соответствовать предельно допустимым нормам национальных нормативов. В качестве экспериментальных методов использовались: ICP, SEM, BET, ртутная порометрия и XRD. Удаление ионов никеля проводилось наборами партий систем. Также было исследовано влияние времени на поток адсорбента и pH раствора на эффективность адсорбции Pb. Максимальные количества удаленного свинца и никеля составили 28 и 19,9 мг/г в партиях. Механизм удержания свинца и никеля на разработанном адсорбенте рассмотрен как совокупность процессов адсорбции, ионного обмена и осаждения. При основных значениях рН и с учетом полученных результатов адсорбции в данной работе предлагается разновидность сложной поверхности, основанная на образовании гидроксида металла на поверхности исходного адсорбента. Показано также, что насыщенный свинцом адсорбент можно стабилизировать термообработкой

Соединения TiO₂ обладают относительно высокими адсорбционными способностями и проявляют высокую фотокалитическую активность, что открывает потенциал для разрушения органических загрязнителей в природных и сточных водах. Наноструктурированные полититатанаты калия, модифицированные переходными металлами и их оксидами/гидроксидами, позволяют создавать новые наноматериалы, работающие в видимом спектральном диапазоне.

В данной работе представлены синтез и исследование структуры, состава и фотокаталитической активности порошкообразных наноразмерных частиц квазиаморфных полититанатов калия, модифицированных сульфатами железа, цинка, меди, кобальта и никеля в водных растворах. Все исследованные в работе порошки обладают высокой адсорбционной способностью к красителю метиленовому синему (15–20 мг/г), что связано с хорошо развитой поверхностью слоистых частиц полититаната калия. Введение переходных металлов и их оксидов/гидроксидов влияет на электронную структуру полученных систем. Высокая фотокаталитическая активность наблюдалась у систем, содержащих железо, цинк, никель и их оксиды/гидроксиды в ультрафиолетовом и видимом диапазонах.

Изготовлены и исследованы керамические композиты на основе различных смесей порошкообразных шлаков силикомарганцевого производства и синтетических титанатов калия. Необработанные тела были изготовлены методом одноосного сжатия при давлениях 35 и 196 МПа. Агломераты получали при одностадийном (1100°C/1 ч) или двухстадийном (800°C/1 ч и 1100°C/1 ч) термических режимах. Наилучшие механические свойства были достигнуты для условий 33 мас.% шлака, сжатого до 196 МПа и обработанного двухстадийным режимом спекания. Структурное исследование процессов, происходящих в полученных керамических материалах, проведено методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Полученные продукты характеризовались градиентным фазовым составом, состоящим из перовскита, лейцита, гексатитаната калия, твердых растворов пирофанита-ильменита, холланадит- и пироксеноподобных кристаллических фаз, а также стеклообразной фазы различного химического состава. Охарактеризован также механизм процессов спекания.

Исследованы структура и фотокаталитические свойства керамических мембран, синтезированных на основе аморфного полититаната калия, интеркалированного ионами никеля. Показано, что фазовый состав синтезированной керамики зависит от температуры обжига: при 650°С она формируется из NiTiO₃, TiO₂ и остаточная аморфная фаза титаната калия; при 850°С — кристаллы NiTiO₃, присутствующие преимущественно в поверхностном слое мембран TiO₂ , а также сложный оксид состава K(Ti, Ni)O_16,5, имеющий структуру голландита и присутствующий преимущественно в структуре внутренних слоев керамики.

Предложен экспериментальный метод получения нового вида функциональных нанокомпозитных материалов. Синтез включал обработку слоистого полититаната калия тройными водными растворами нитратов Me²⁺(Zn) и Me³⁺(Al, Cr) и K₂CO₃, продукты охарактеризовывали методами РФА, СЭМ, ПЭМ и лазерной дифракции. Структура полученных частиц представляет собой пластинчатые квазиаморфные лепидокрокитоподобные чешуйки полититаната калия с инкрустированными наночастицами слоистых двойных гидроксидов Zn₄Cr₂(OH)₁₂CO₃·3H₂O или Zn_0,66Al_0,34(OH)₂(CO₃). _0,17·Н₂О. Измеренные физико-химические, трибологические и электрические свойства нанокомпозитов обсуждаются с учетом их потенциального применения в качестве антифрикционных и противозадирных присадок смазочных композиций или функциональных материалов при производстве электронных устройств, подчеркивая влияние их структурных особенностей. по трибологическим и электрическим свойства.

Показано, что порошок полититаната калия (ППТ), синтезированный при 500°С обработкой порошкообразного TiO₂ (рутила) в расплавленных смесях KOH и KNO₃, является дешевым и эффективным катализатором химического разложения H₂O₂ в водных растворах. В то же время каталитическая активность ППТ сильно зависит от массового соотношения [TiO₂ ]:[KOH]:[KNO₃] в используемой для синтеза смеси, возрастая с увеличением [KNO₃] в порядке ППТ (30:30:40 ) < PPT (30:50:20) < PPT (30:70:0). Полученные результаты объясняются повышенным содержанием [Ti³⁺] в структуре ПРТ (данные РФЭС), выращенного в указанном порядке от 0 до 4,0 и 21,9 ат.% соответственно, за счет пониженной окислительной активности расплава, используемого для синтеза ПРТ. . Проанализирован механизм автокаталитического процесса, протекающего в системе ППТ-H₂O₂-H₂O . С учетом данных ИК-Фурье-спектроскопии предполагается, что повышенная каталитическая активность исследованных материалов связана с увеличением поверхностной концентрации групп Ti⁴⁺-O(H)-Ti⁴⁺, образующихся из Ti³⁺-O(H₃O⁺)-Ti⁴⁺ и в дальнейшем трансформируются в каталитические центры Ti-O-O-H. Обсуждаются некоторые возможные применения каталитической системы ППТ-H₂O₂ - H₂O , в том числе в процессах окисления зеленой химии и фотокатализа

Предложен новый маршрут очистки/перевалоризации сточных вод никелирования. Показано, что химическая обработка сточных вод различных никель-гальванических производств водной дисперсией аморфного полититаната калия слоистой структуры (ППТ) позволяет успешно удалить никель из стоков. Более того, полученные твердые продукты, полученные с оптимальными дозами PPT, показали превосходные и устойчивые фотокаталитические свойства в видимом диапазоне солнечного излучения, которые не зависят от характеристик сточных вод, т.е. pH, содержания никеля или присутствия других тяжелых металлов. С другой стороны, после надлежащего разбавления полученные очищенные сточные воды могут быть возвращены в городские коллекторы сточных вод. Проанализированы механизмы процессов, происходящих во время лечения.

Сокращение загрязнения промышленных сточных вод тяжелыми и радиоактивными металлами остается жизненно важной задачей. В представленной статье полититанат калия благодаря слоистой структуре и развитой поверхности имеет потенциал стать эффективным сорбентом для извлечения металлов из сточных вод. В данной работе на основе различных моделей сорбции изучен механизм экстракции катионов Pb²⁺ и Sr²⁺ из водного раствора некристаллическим полититанатом калия, полученным методом синтеза расплавленных солей. Ионный обмен при экстракции металлов из модельных растворов подтвержден методами кинетического анализа изменения концентрации ионов, электронной микроскопии и рентгенофлуоресцентного анализа сорбента до и после сорбции, а также теоретическим моделированием полититанатов калия, свинца и стронция. Сорбция лимитировалась внутренней диффузией в межслоевом пространстве полититаната калия (ППТ), как было показано с помощью диффузионной модели Бойда. Процессы сорбции могут быть описаны моделью псевдовторого порядка Хо и Маккея по сравнению с моделью псевдопервого порядка Лагергрена согласно кинетическому анализу. Установлено, что предельная сорбционная емкость синтезированного сорбента достигает около 714,3 и 344,8 (ион-мг/грамм сорбента) для ионов Pb²⁺ и Sr²⁺ соответственно, что почти в четыре раза превышает сорбционную емкость известных аналогов. Таким образом, представленное исследование показало, что полититанат калия можно рассматривать как перспективный продукт для очистки сточных вод в промышленных масштабах на практике.

В настоящее время бурное развитие промышленности приводит к увеличению негативных антропогенных воздействий на окружающую среду, включая водные экосистемы. Данное обстоятельство влечет за собой ужесточение экологических норм и, в частности, требований к содержанию загрязняющих веществ в сточных водах. В результате становится актуальной разработка технических и экономически эффективных способов очистки сточных вод. Работа посвящена разработке нового композиционного сорбента на основе поливинилбутираля и полититанат калия, предназначенных для очистки воды от ионов тяжелых металлов. Совместное осаждение смеси на основе раствора полимера и суспензии наполнителя использовали для получения композитного материала. В данной работе изучено влияние условий осаждения на структуру и свойства. Были изучены полученные композиты, а также оптимальное соотношение компонентов, в том числе растворителя. Установлены осадитель, полимерное связующее и наполнитель. В ходе исследования сорбции свойства разработанных композиционных материалов с использованием различных моделей сорбции, сорбционная емкость полученного материала, механизм сорбции и лимитирующую стадию процесса сорбции. Разработанный сорбент может быть успешно использован в системах очистки сточных вод гальванической промышленности, предприятиях по производству химических источников тока и в других областях.

Представлены результаты экспериментальных исследований деполяризующих свойств дисперсных систем на основе нанопластинок и нанолент полититаната калия в видимой и ближней УФ-областях спектра. Показано, что в полосе фундаментального поглощения материала наночастиц увеличение коэффициента деполяризации происходит для излучения, рассеянного перпендикулярно направлению зондирующего луча. Для нанолент наблюдается выраженный пик деполяризации, что обусловлено существенной анизотропией формы частиц и особенностями поведения диэлектрической функции материала. Эмпирические данные сравниваются с теоретическими результатами для «нанодисков» и «наноигл» с модельной диэлектрической функцией, соответствующей полученной из оптических констант диэлектрической функции диоксида титана.

Исследован синтез титаната калия обработкой TiO₂ расплавленными смесями KNO₃ и КОН. Стадия превращения TiO₂ в титанат калия зависит от температуры обработки, содержания КОН в расплавленной солевой смеси и примеси K₂CO₃. Исследование химического и фазового состава, а также гранулометрического состава полученного порошка позволило рассматривать полученный продукт как полититанат калия. Проанализирован механизм синтеза полититаната калия. Показано, что синтезированный порошок является перспективным прекурсором для изготовления керамики на основе K₂Ti₆O₁₃ и характеризуется высокими механическими свойствами.